Avaliação da influência de antioxidantes na estabilização de biodiesel

O biodiesel é uma fonte de energia renovável, que se pode obter pela transformação dos resíduos domésticos, e é ambientalmente inócuo, e fácil de transportar, pois tem um ponto de fulgor elevado. Atualmente tem-se focado a atenção nos efeitos da oxidação do biodiesel causados pelo contato com o ar ambiente durante o seu armazenamento. Os produtores, fornecedores e consumidores, pretendem garantir que a qualidade do biodiesel e das suas misturas com combustíveis destilados do petróleo, mantém-se durante longos períodos de armazenamento. A maioria dos óleos vegetais e das gorduras animais, usados como matéria – prima, são triacilgliceróis com grupos ácido gordos de cadeia longa (C16 – C18) ligados por ligações éster a uma estrutura de glicerol. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do ácido gálhico e seus derivados alquilo ésteres aumentando a resistência relativa à oxidação do ácido linoléico, inibindo a peroxidação ácido gordos de cadeia longa insaturados. Outro objetivo foi estudar a taxa de inibição da auto-oxidação do ácido linoleico. Foi, ainda estudado o efeito que a concentração do antioxidante, tinha na estabilidade do ácido linoleico. No caso do ácido gálhico verificou-se que o aumento para o dobro da concentração do antioxidante utilizada, obtinha-se quase o dobro da taxa de inibição da oxidação do ácido linoleico. A auto-oxidação de ácido linoleico é acompanhada pela formação do seu dieno conjugado, o qual foi medido sua absorvância, durante 7 dias, por espetrofotometria de absorção UV a 234 nm. Uma diminuição da taxa de formação de dieno conjugado, indica o aumento da atividade antioxidante do composto adicionado à micela de ácido linoleico. Os resultados obtidos permitem concluir que de todos os antioxidantes testados o galhato de butilo é o que possibilita uma maior inibição da oxidação do ácido linoleico para as duas concentrações de antioxidantes testadas (0,1 mM e 1mM), obteve-se uma percentagem de inibição do ácido linoleico de 54,0% e 63,6%, respetivamente. O estudo comparativo da estabilização do ácido linoleico com o antioxidante de referência, o butil -hidroxitolueno, mostrou que este composto tem um poder de estabilização inferior a qualquer dos antioxidantes estudados. Os resultados deste estudo demonstraram que a utilização de compostos fenólicos, em especial o galhato de butilo, constitui uma boa alternativa para a estabilização de matrizes lipídicas, nomeadamente de combustíveis como o biodiesel.

Evidence of inadequate docosahexaenoic acid status in Brazilian pregnant and lactating women

Recently published data concerning dietary intake of fat and food sources of (n-3) long-chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFA) in Brazil are reviewed together with data on biochemical indices of PUFA status during pregnancy and lactation and PUFA composition of breast milk in Brazilian adolescents and adults. Potential inadequacies of docosahexaenoic acid (DHA) status among Brazilian pregnant and lactating women have not yet been thoroughly evaluated. The data reviewed show that dietary intake of food sources of n-3 LCPUFA is low and possibly deficient in Brazil, and that biochemical indices of maternal DHA status and breast milk DHA content are low compared to the international literature. These data indicate inadequate DHA status among Brazilian women during pregnancy and lactation, but this evidence needs confirmation through comprehensive and specific population-based studies.

Does the intake of LC-PUFAS during pregnancy affect the body composition of term neonates? Preliminary results

Background: The effect of the intake of polynsaturated long chain fatty acids (LCPUFAs) during pregnancy on fetal body composition has been assessed by studies using mostly neonatal anthropometry. Their results have been inconsistent, probably because neonatal anthropometry has several validity limitations. Air displacement plethismography (ADP) is a recently validated non-invasive method for assessing body composition in neonates. Objective: To determine the effect of the intake of LCPUFAs during pregnancy on the body composition of term neonates, measured by ADP. Methods: Cross-sectional study of a convenience sample of healthy full-term neonates and their mothers. The diet during pregnancy was assessed using a validated semi-quantitative food frequency questionnaire; Food Processor Plus® was used to convert food intake into nutritional values. Body composition was estimated by anthropometry and measured by ADP using Pea Pod™ Life Measurements Inc (fat mass - FM, fat-free mass and %FM) within the first 72h after birth. Univariate and multivariate analysis (linear regression model) were performed. Results: 54 mother-neonate pairs were included. Multivariate analysis adjusted to the maternal body mass index shows positive association between LCPUFAs intake and neonatal mid-arm circumference (= 0,610, p = 0,019) and negative association between n-6:n-3 ratio intake and neonatal %FM (= -2,744, p=0,066). Conclusion: To the best of our knowledge, this is the first study on this subject using ADP and showing a negative association between LCPUFAs n-6:n-3 ratio intake in pregnancy and neonatal %FM. This preliminary finding requires confirmation increasing the study power with a greater sample and performing interventional studies.

Pt/Carbon materials as Bi-Functional catalysts for N-decane hydroisomerization

The activity and selectivity of bi-functional carbon-supported platinum catalysts for the hydroisomerization of n-alkanes have been studied. The influence of the properties of the carbon support on the performance of the catalysts were investigated by incorporating the metallic function on a series of carbons with varied porosity (microporous: GL-50 from Norit, and mesoporous: CMK-3) and surface chemistry (modified by wet oxidation). The characterization results achieved with H-2 chemisorption and TEM showed differences in surface metal concentrations and metal-support interactions depending on the support composition. The highest metal dispersion was achieved after oxidation of the carbon matrix in concentrated nitric acid, suggesting that the presence of surface functional sites distributed in inner and outer surface favors a homogeneous metal distribution. On the other hand, the higher hydrogenating activity of the catalysts prepared with the mesoporous carbon pointed out that a fast molecular traffic inside the pores plays an important role in the catalysts performance. For n-decane hydroisomerization of long chain n-alkanes, higher activities were obtained for the catalysts with an optimized acidity and metal dispersion along with adequate porosity, pointing out the importance of the support properties in the performance of the catalysts.

Radiometric studies on the oxidation of (1-14c) fatty acids by drug-susceptible and drug-resistant mycobacteria

A radiometric assay system has been used to study oxidation patterns of (1-14C) fatty acids by drug-susceptible and drug-resistant organisms of the genus Mycobacterium. Two strains of M. tuberculosis susceptible to all drugs, H37Rv and Erdman, were used. Drug-resistant organisms included in this investigation were M. tuberculosis H37Rv resistant to 5 ug/ml isoniazid, M. bovis, M. avium, M. intracellular, M. kansasii and M. chelonei. The organisms were inoculated in sterile reaction vials containing liquid 7H9 medium, 10% ADC enrichment and 1.0 uCi of one of the (1-14C) fatty acids (butyric, hexánoic, octanoic, decanoic, lauric, myristic, palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic). Vials were incubated at 37°C and the 14CO2 envolved was measured daily for 3 days with a Bactec R-301 instrument. Although each individual organism displayed a different pattern of fatty oxidation, these patterns were not distinctive enough for identification of the organism. No combination of fatty acids nor preferential oxidation of long chain or of short chain fatty acids were able to separate susceptible from resistant organisms. Further investigation with a larger number of drug susceptible mycobacteria including assimilation studies and oxidation of other substrates may be required to achieve a distinction between drug-susceptible and drug-resistant mycobacteria.

Commercial squids: Characterization, assessment of potential health benefits/risks and discrimination based on mineral, lipid and vitamin E concentrations

The most consumed squid species worldwide were characterized regarding their concentrations of minerals, fatty acids, cholesterol and vitamin E. Interspecific comparisons were assessed among species and geographical origin. The health benefits derived from squid consumption were assessed based on daily minerals intake and on nutritional lipid quality indexes. Squids contribute significantly to daily intake of several macro (Na, K, Mg and P) and micronutrients (Cu, Zn and Ni). Despite their low fat concentration, they are rich in long-chain omega-3 fatty acids, particularly docosahexaenoic (DHA) and eicosapentanoic (EPA) acids, with highly favorable ω-3/ω-6 ratios (from 5.7 to 17.7), reducing the significance of their high cholesterol concentration (140–549 mg/100 g ww). Assessment of potential health risks based on minerals intake, non-carcinogenic and carcinogenic risks indicated that Loligo gahi (from Atlantic Ocean), Loligo opalescens (from Pacific Ocean) and Loligo duvaucelii (from Indic Ocean) should be eaten with moderation due to the high concentrations of Cu and/or Cd. Canonical discriminant analysis identified the major fatty acids (C14:0, C18:0, C18:1, C18:3ω-3, C20:4ω-6 and C22:5ω-6), P, K, Cu and vitamin E as chemical discriminators for the selected species. These elements and compounds exhibited the potential to prove authenticity of the commercially relevant squid species.

Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

Comparação dos Perfis Lipídicos de Plasma de uma População da Região Norte

Os ácidos gordos desempenham um papel fisiológico importante como componentes indispensáveis na estrutura celular, bem como fontes de energia. Nas últimas décadas, tem havido um aumento notável do interesse público nos ácidos gordos polinsaturados ómegas 3 e 6 e no seu impacto sobre a saúde humana, especialmente em doenças metabólicas e cardiovasculares. Estes ácidos gordos específicos podem prevenir e/ou tratar várias patologias metabólicas, atuando nomeadamente como compostos anti-inflamatórios. A menopausa é um fator de risco para doença cardiovascular, a diminuição de estrogénio, que ocorre neste estado fisiológico, provoca disfunção endotelial e stresse oxidativo. Consequentemente há uma redução dos níveis de ácidos gordos polinsaturados ómegas 3, o que contribui para o aparecimento de aterosclerose e doença cardiovascular. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar e caracterizar o perfil lipídico de ácidos gordos de uma amostra de mulheres pós-menopausa e com este, estudar as associações entre o perfil lipídico determinado e parâmetros metabólicos de risco (parâmetros clínicos e bioquímicos). Inicialmente, os ácidos gordos foram extraídos da matriz plasmática através da derivatização destes e a sua composição percentual no plasma foi determinada com recurso a cromatografia gasosa com deteção de ionização de chama. De seguida, através do software IBM SPSS Statistics 21, foram estabelecidas associações entre os parâmetros clínicos e bioquímicos e o perfil lipídico determinado. A população em estudo foi divida em dois grupos consoante o período de entrada na menopausa (há menos de 7 anos e há 7 anos ou mais). Não há conhecimento de estudos semelhantes ao apresentado, que relacionem todo o perfil de ácidos gordos com parâmetros metabólicos de risco considerando o estado menopausal. Os resultados obtidos mostram que o perfil lipídico influencia vários marcadores metabólicos / endócrinos com relevância clínica que devem ser explorados em futuros ensaios clínicos. Para as mulheres na menopausa há menos de 7 anos foram estabelecidas as seguintes relações: i) entre os ácidos gordos saturados e insaturados cis e os níveis de ALP; ii) entre os ácidos gordos mono e polinsaturados cis e os níveis de GGT, IL10 e estradiol; iii) entre os ácidos gordos polinsaturados trans e o IMC e os níveis de IL6; iv) entre os ómegas 3 e os níveis de IL10 e ácido úrico; v) entre os ómegas 6 e os níveis de estradiol, ALP e GGT; vi) entre os ómegas 9 e os níveis de estradiol e GGT; vi) entre os ácidos gordos de curta cadeia e os níveis de colesterol total, LDL, triglicerídeos e IL10; vii) entre os ácidos gordos saturados de cadeia longa e o ΣÁcido láurico, mirístico, palmítico e esteárico e os níveis de triglicerídeos, ALP e GGT; viii) os níveis de IL10 podem ser simultaneamente associados com os ácidos gordos de curta cadeia e os ómegas 3. Para as mulheres na menopausa há 7 anos ou mais foram estabelecidas relações: i) entre os ómegas 3 e o IMC e os níveis de triglicerídeos; ii) entre os ácidos gordos monoinsaturados cis e os ómegas 9 com os níveis de ALT. Relações independentes do estado menopausal também foram estabelecidas, nomeadamente: i) entre os ácidos gordos polinsaturados cis e ómegas 6 e os níveis de ALT, triglicerídeos e AST; ii) entre os níveis de ácidos gordos monoinsaturados cis e ómegas 9 e os níveis de AST e triglicerídeos. O perfil lipídico de ácidos gordos pode ser considerado um biomarcador para a condição de saúde da mulher na menopausa.

On the physical-chemical properties of ceramide C16

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Chemistry.

Engineering of fatty acid production and secretion in Saccharomyces cerevisiae

Tese de Doutoramento em Ciências - Especialidade em Biologia

Comparison of oleate conversion under microaerophilic and anaerobic conditions

Excessive accumulation of Long Chain Fatty Acids (LCFA) in methanogenic bioreactors is the cause of process failure associated to a severe decrease in methane production. In particular, fast and persistent accumulation of palmitate is critical and still not elucidated. Aerobes or facultative anaerobes were detected in those reactors, raising new questions on LCFA biodegradation. To get insight into the influence of oxygen, two bioreactors were operated under microaerophilic and anaerobic conditions, with oleate at 1 and 4 gCOD/(L d). Palmitate accumulated up to 2 and 16 gCOD/L in the anaerobic and microaerophilic reactor, respectively, which shows the importance of oxygen in this conversion. A second experiment was designed to understand the dynamics of oleate to palmitate conversion. A CSTR and a PFR were assembled in series and fed with oleate under microaerophilic conditions. HRT from 6 to 24 h were applied in the CSTR, and 14 to 52 min in the PFR. In the PFR a biofilm was formed where palmitate accounted for 82% of total LCFA. Pseudomonas was the predominant genus (42 %) in this biofilm, highlighting the role of aerobic and facultative anaerobic bacteria in LCFA bioconversion.

Effect of sulfate and iron (III) on LCFA degradation by a methanogenic community

[Excerpt] Under anaerobic conditions long chain fatty acids (LCFA) can be converted to methane by syntrophic bacteria and methanogenic archaea. LCFA degradation was also reported in the presence of alternative hydrogenotrophic partners, such as sulfate-reducing bacteria (SRB) and iron-reducing bacteria (IRB), which generally show higher affinity for H2 than methanogens and are more resistant to LCFA [1,2,3]. Their presence in a microbial culture degrading LCFA can be advantageous to reduce LCFA toxicity towards methanogens, although high concentrations of external electron acceptor (EEA) can lead to outcompetition of methanogens and cease methane production. In this work, we tested the effect of adding sub-stoichiometric concentrations of sulfate and iron(III) to methanogenic communities degrading LCFA. (...)

Energy production from lipids by novel anaerobes

[Excerpt] Anaerobic microbial diversity encloses a very high potential that can be used for biotechnological applications. This potential is still largely unexplored, since the majority of the microorganisms in Nature are unknown or poorly characterized. This work is focused on the study of novel anaerobic microorganisms that participate in the metabolism of lipids, long chain fatty acids (LCFA) and glycerol, with the main goal of producing valuable energy-rich organic compounds. For that, conventional anaerobic culturing procedures were combined with continuous bioreactors operation and allied to microbial ecology approaches. Two main examples of the work performed will be presented. (...)

Conversion of Cn-unsaturated into Cn-2-saturated LCFA can occur uncoupled from methanogenesis in anaerobic bioreactors

Fat, oils, and grease present in complex wastewater can be readily converted to methane, but the energy potential of these compounds is not always recyclable, due to incomplete degradation of long chain fatty acids (LCFA) released during lipids hydrolysis. Oleate (C18:1) is generally the dominant LCFA in lipid-containing wastewater, and its conversion in anaerobic bioreactors results in palmitate (C16:0) accumulation. The reason why oleate is continuously converted to palmitate without further degradation via β-oxidation is still unknown. In this work, the influence of methanogenic activity in the initial conversion steps of unsaturated LCFA was studied in 10 bioreactors continuously operated with saturated or unsaturated C16- and C18-LCFA, in the presence or absence of the methanogenic inhibitor bromoethanesulfonate (BrES). Saturated Cn-2-LCFA accumulated both in the presence and absence of BrES during the degradation of unsaturated Cn-LCFA, and represented more than 50\% of total LCFA. In the presence of BrES further conversion of saturated intermediates did not proceed, not even when prolonged batch incubation was applied. As the initial steps of unsaturated LCFA degradation proceed uncoupled from methanogenesis, accumulation of saturated LCFA can be expected. Analysis of the active microbial communities suggests a role for facultative anaerobic bacteria in the initial steps of unsaturated LCFA biodegradation. Understanding this role is now imperative to optimize methane production from LCFA.

Beeswax organogels: Influence of gelator concentration and oil type in the gelation process

This work focused on how different types of oil phase, MCT (medium chain triglycerides) and LCT (long chain triglycerides), exert influence on the gelation process of beeswax and thus properties of the organogel produced thereof. Organogels were produced at different temperatures and qualitative phase diagrams were constructed to identify and classify the type of structure formed at various compositions. The microstructure of gelator crystals was studied by polarized light microscopy. Melting and crystallization were characterized by differential scanning calorimetry and rheology (flow and small amplitude oscillatory measurements) to understand organogels' behaviour under different mechanical and thermal conditions. FTIR analysis was employed for a further understanding of oil-gelator chemical interactions. Results showed that the increase of beeswax concentration led to higher values of storage and loss moduli (G, G) and complex modulus (G*) of organogels, which is associated to the strong network formed between the crystalline gelator structure and the oil phase. Crystallization occurred in two steps (well evidenced for higher concentrations of gelator) during temperature decreasing. Thermal analysis showed the occurrence of hysteresis between melting and crystallization. Small angle X-ray scattering (SAXS) analysis allowed a better understanding in terms of how crystal conformations were disposed for each type of organogel. The structuring process supported by medium or long-chain triglycerides oils was an important exploit to apprehend the impact of different carbon chain-size on the gelation process and on gels' properties.